PENGARUH PENGATURAN KECEPATAN MOTOR DC DENGAN PENGATURAN TAHANAN JANGKAR TERHADAP EFFISIENSI MOTOR DC SHUNT

Teks penuh

(1)

PENGARUH PENGATURAN KECEPATAN MOTOR DC

DENGAN PENGATURAN TAHANAN JANGKAR

TERHADAP EFFISIENSI MOTOR DC SHUNT

Armansyah

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik UISU armansyah@ft.uisu.ac.id

Abstrak

Motor arus searah merupakan salah satu motor listrik yang sering digunakan oleh industri-industri yang membutuhkan hasil kerja yang konstan. Hal tersebut dikarenakan motor arus searah menggunakan sumber tegangan DC sebagai sumber tegangannya. Untuk kebutuhan yang semakin lama semakin kompleks yaitu kebutuhan yang menginginkan adanya variasi dari kecepatan motor arus searah maka ada beberapa metode yang bisa digunakan dan salah satunya adalah pengaturan kecepatan motor dengan menggunakan pengaturan tahanan rangkaian jangkar (Ra). Tetapi dikarenakan adanya penambahan tahanan pada metode tersebut maka dapat merubah besaran-besaran yang ada pada motor tersebut terutama pada effisiensi motor. Maka dari itu dalam tulisan ini akan melihat seberapa besar pengaruh pengaturan kecepatan motor arus searah menggunakan tahanan rangkaian jangkar terhadap effisiensi motor DC shunt.

Kata-kata Kunci : Motor DC, Kecepatan, Pengaturan, Tahanan

I. Pendahuluan

Suatu mesin listrik berfungsi sebagai motor listrik apabila terjadi proses konversi energi listrik menjadi energi mekanik di dalamnya. Motor DC adalah motor yang memerlukan suplai tegangan searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Berdasarkan karakteristiknya, motor arus searah ini mempunyai daerah pengaturan putaran yang luas dibandingkan dengan motor arus bolak-balik, sehingga sampai sekarang masih banyak digunakan pada pabrik-pabrik yang mesin produksinya memerlukan pengaturan putaran yang memiliki banyak variasi.

Secara umum ada tiga metode pengaturan yang sering digunakan untuk mengatur kecepatan motor yaitu pengaturan arus medan (field current control), pengaturan tahanan rangkaian jangkar (Armatur circuit resistance control), pengaturan tegangan terminal jangkar (Armatur terminal voltage control).

Dengan adanya beberapa metode pengaturan kecepatan tersebut maka ada beberapa komponen yang akan diubah atau ditambahkan ke motor DC sehingga terjadi perubahan dari beberapa besaran yang ada pada motor DC tersebut salah satunya yaitu nilai effisiensi dari motor DC .

II. Tinjauan Pustaka

2.1 Motor DC Shunt

Motor Shunt adalah motor penguat sendiri di mana lilitan penguat magnetnya dihubungkan paralel dengan lilitan jangkar atau dihubungkan langsung dengan sumber tegangan dari luar, ini dapat dilihat pada Gambar 1 dan Gambar 2.

Gambar 1. Bagian Komponen Motor DC Shunt

Gambar 2. Rangkaian listrik Motor DC Shunt

Persamaan-persamaan yang berlaku pada motor

shunt adalah:

Vt = Ea + ( Ia x Ra )

IL = Ia + Ish

Di mana :

Vt = Tegangan jepit / tegangan masukan ke motor ( Volt )

(2)

Ia = Arus jangkar ( Ampere )

Dengan demikian diketahui bahwa dari keluaran daya masukan jangkar sebagian kecil terbuang sebagai rugi tembaga jangkar ( Ia2 Ra ) dan sebagian

konstan karena kumparan medan langsung terhubung dengan tegangan sumber Vt yang

dianggap konstan. Oleh karena itu fluksi di dalam motor shunt hampir dapat dikatakan konstan.

(i) Karakteristik Ta / Ia

Telah diketahui bahwa di dalam motor DC, Ta ~ Φ Ia

Karena motor beroperasi dari suatu tegangan sumber yang konstan, fluksi Φ juga konstan (dengan mengabaikan reaksi jangkar).

Maka,

Ta ~ Ia

Dengan demikian karakteristik Ta / Ia motor

DC shunt merupakan garis lurus yang melalui titik asal seperti ditunjukkan pada Gambar 3.

Torsi poros (Tsh) kurang dibandingkan Ta dan

ditunjukkan oleh garis putus-putus. Jelas terlihat pada kurva bahwa arus yang sangat besar dibutuhkan untuk men-start beban yang berat. Oleh karena itu, motor DC shunt tidak boleh di-start

dalam keadaan berbeban berat.

T

Ta

Tsh

Ia

(ii) Karakteristik n / Ia

Kecepatan motor DC diberikan dengan

DC shunt hampir konstan di bawah kondisi normal. Dengan demikian, kecepatan motor DC shunt selalu konstan walaupun arus jangkar berubah-ubah nilainya. Dengan kata lain, ketika beban bertambah, Ea = Vt - ( Ia Ra ) dan Φ berkurang karena drop

tahanan jangkar dan reaksi jangkar. Bagaimanapun, Ea berkurang lebih sedikit daripada Φ sehingga

dengan demikian kecepatan motor menurun sedikit dengan pertambahan beban.

(iii) Karakteristik n / Ta

Suatu kurva diperoleh dengan menggambarkan nilai n dan Ta untuk berbagai arus jangkar. Dapat

dilihat bahwa kecepatan agak menurun seiring dengan pertambahan beban.

2.3 Metode Pengaturan Kecepatan Motor Arus Searah

(3)

Dengan demikian di dalam motor DC, kecepatan berbanding lurus dengan GGL Ea dan

berbanding terbalik dengan fluks per kutub Φ. Untuk mengatur kecepatan motor DC shunt ada beberapa cara yang dapat digunakan, salah satunya adalah dengan menambahkan tahanan yang terhubung seri (Rs) dan terhubung paralel (Rp)

terhadap tahanan jangkar motor DC shunt. Dengan penambahan tahanan seri (Rs) pada jangkar dan

tahanan paralel (Rp) pada jangkar motor DC shunt

tersebut berpengaruh tehadap effisiensi motor DC

shunt.

2.4 Rangkaian percobaan Motor DC Shunt Ada 2 macam pengaturan kecepatan motor DC dengan pengaturan tahanan jangkar yang dicobakan:

1. Dengan penambahan tahanan (Rs) terhubung

seri dengan tahanan jangkar pada motor DC

shunt.

Gambar 4. Rangkaian motor DC shunt dengan tahanan Rs terhubung seri dengan tahanan jangkar

motor DC shunt

2. Dengan penambahan tahanan (Rs) terhubung

seri dan dengan penambahan tahanan (Rp)

terhubung paralel dengan tahanan jangkar pada motor DC shunt.

Gambar 5. Rangkaian motor DC shunt dengan Rs

terhubung seri dan Rp terhubung paralel

terhadap tahanan jangkar motor

Dengan penambahan Rs yang terhubung seri

terhadap jangkar motor DC shunt.

Gambar 6. Rangkaian motor DC shunt dengan penambahan tahanan Rs dan dengan beban

generator

Dengan penambahan Rs yang terhubung seri

terhadap jangkar dan Rp yang terhubung paralel

dengan jangkar motor DC shunt.

Gambar 7. Rangkaian motor DC shunt dengan penambahan tahanan Rs , Rp dan dengan

beban generator

Berikut adalah data yang didapatkan dari percobaan yang dilakukan dengan penambahan tahanan seri (Rs) pada tahanan jangkar dan tahanan

Paralel (Rp) pada tahanan jangkar medan motor DC shunt.

Tabel 1. Saat penambahan Rs dengan Vt = 220 Volt,

Im = 0,64 Ampere dan beban di jaga konstan

No RS

(Ohm) Ia

(A) IL

(A)

N

(rpm)

1 0 4,18 4,81 1320

2 5 4,16 4,79 1300

3 10 4,13 4,76 1260

4 15 4,11 4,74 1210

5 20 4,10 4,73 1150

(4)

Tabel 2. Saat penambahan tahanan Rp dengan Rs = 25

Tabel 4. Saat penambahan tahanan Rp dengan

Rs = 15 Ohm, Vt = 220 Volt, Im=0,64 A dapat diperoleh bahwa dari data teori dan praktek bisa diambil dan dapat dibandingkan. Untuk pengambilan data agar diketahui hasil akhir perbandingan effisiensi motor DC shunt maka dicari terlebih dahulu konstanta CxФ nya dengan nilai Ia,

n yang berubah-ubah sesuai dengan data hasil percobaan yang tercantum pada Tabel 1, 2, 3, dan 4

Tabel 5. Nilai C x Ф pada saat penambahan Rs,

Tabel 7. Perhitungan nilai effisiensi motor DC shunt saat penambahan Rs Rs terhubung seri terhadap tahanan jangkar dan nilai

effisiensi tersebut dapat terlihat jelas pada grafik Gambar 7.

Gambar 7. Pengaruh penambahan tahanan Rs

terhadap effisiensi motor DC shunt

(5)

Dari Tabel 8 di atas telah didapatkan nilai effisiensi motor DC shunt dengan perubahan nilai Rs = 25

Ohm dan Rp = 10, 15, 25 Ohm dan nilai effisiensi

tersebut dapat dilihat pada grafik Gambar 8.

IV. Kesimpulan

Dari analisa maka dapat kita simpulkan yaitu : 1. Penambahan tahanan terhubung seri (Rs)

terhadap tahanan jangkar menyebabkan berkurangnya nilai arus jangkar (Ia) yang

mengalir pada motor DC shunt sehingga mengurangi besarnya tegangan ke jangkar motor dan hal tersebut mengurangi kecepatan motor DC shunt.

2. Penggabungan penambahan tahanan yang terhubung paralel (Rp) dan seri (Rs) terhadap

tahanan jangkar merupakan suatu cara yang lain selain hanya penambahan tahanan (Rs) yang

dapat mengatur kecepatan motor di bawah kecepatan nominalnya karena mempengaruhi nilai dari arus jangkar yang mengalir akan pada motor DC shunt.

3. Semakin besar nilai tahanan yang ditambahkan untuk pengaturan kecepatan motor ini semakin rendah nilai effisiensi motor DC shunt.

Daftar Pustaka

[1] A.E.Fitzgerald, Charles Kingsley, Jr. Stephen, 1997, Mesin–Mesin Listrik, (terjemahan D. Umans Achyanto, Djoko, Edisi Keempat, Penerbit Erlangga, Jakarta. [2] B.L. Theraja, 1978, A Text Book Of

Electrical Technologi, Revised Edition, S.Chan & Company, New Delhi.

[3] http:///E:/TA%20USU/mesin-arus-searah.html

[4] http:E:/TA%20USU/Jenis-Jenis%20 motor %20DC%20%C2%AB%20

Azzahratunnisa. htm Gambar 8. Pengaruh penambahan tahanan Rs

Figur

Gambar 3.  Karakteristik Ta / Ia

Gambar 3.

Karakteristik Ta / Ia p.2
Gambar 4.  Rangkaian motor DC                         motor DC                        Rshunt dengan tahanan s terhubung seri  dengan  tahanan  jangkar shunt

Gambar 4.

Rangkaian motor DC motor DC Rshunt dengan tahanan s terhubung seri dengan tahanan jangkar shunt p.3
Tabel 1. Saat penambahan Rs               I dengan Vt = 220    Volt,  m = 0,64 Ampere dan beban di jaga konstan

Tabel 1.

Saat penambahan Rs I dengan Vt = 220 Volt, m = 0,64 Ampere dan beban di jaga konstan p.3
Gambar 7.

Gambar 7.

p.4
Tabel 7.  Perhitungan nilai effisiensi motor DC  shunt

Tabel 7.

Perhitungan nilai effisiensi motor DC shunt p.4
Tabel 8.  Perhitungan nilai effisiensi motor DC shunt saat

Tabel 8.

Perhitungan nilai effisiensi motor DC shunt saat p.4
Gambar 8. Pengaruh  penambahan tahanan Rs                                  dan Rp terhadap  effisiensi motor dc

Gambar 8.

Pengaruh penambahan tahanan Rs dan Rp terhadap effisiensi motor dc p.5

Referensi

Memperbarui...